CN1314592A - 一种非冻结合成模型冰的制备 - Google Patents
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Abstract
一种非冻结合成模型冰的制备属于水利工程和海洋工程领域。其特征是用聚丙烯粒、脂和水泥为原料,加水搅拌。在底面是玻璃,四周是铝合金的模具内涂油,再将搅拌好的配料在模具内夯实抹平。养生7天后,翻模,将模型冰放在另一块玻璃上,再养生3天。把玻璃板和干模型冰冰排一起移入水槽,放水到模型冰表面浸泡,直至模型冰自动浮起后,再浸泡1小时。该模型冰成本低、无腐蚀、不需制冷设备。
Description
一种非冻结合成模型冰应用于水利工程和海洋工程,特别涉及到冰行为和冰与结构相互作用的物理模拟实验。
目前,国际上在冰行为和冰与结构相互作用物理模拟实验领域中,有两类模型冰,即冻结模型冰和非冻结合成模型冰。冻结模型冰能够模拟天然冰的结构,非冻结合成模型冰不受温度限制。它们各具优缺点。冻结模型冰需要冷冻设备并且为了保证实验设备不受“热胀冷缩”影响,要求设备长年保持低温,而停机回温往往要求再次使用时校验设备,这些都消耗大量资金。此外,冻结模型冰是温度敏感性材料,模型冰周边热效应不可避免。而使用的添加剂容易腐蚀设备。非冻结合成模型冰有两种情况,用化学品作胶结剂,制冰时间短,但弹性模量与弯曲强度比值小于2000;用熟石灰作胶结剂的制作周期达14天。
本发明的目的是,提供一种常温下以1∶20~1∶30模型比尺使用的新型非冻结模型冰配方和制作工艺;制头周期短,浸水后的模型冰弹性模量与弯曲强度的比超过2000,并且物理和力学性质保持一定时段的稳定。解决海冰和河冰物理模拟实验研究的功能材料,开展海冰和河冰破碎、堆积、输运、冰塞机制和冰与结构相互作用力,冰激振动机制和减振措施,冰区破冰通航的物理模拟实验研究。
本发明的技术方案是,以重量比84%平均粒径0.3mm的聚丙烯粒料作为骨料,以重量比4%平均粒径0.6mm的聚丙烯脂作为粗填料,以重量比12%的425A水泥为胶结剂,经过混合搅拌,添加三者总重量30%的水,继续搅拌均匀。然后根据设计模型冰冰排尺寸,在玻璃板上夯实、抹平。养生7天,将模型冰翻模,放在另一块玻璃板上,养生3天。
本发明的效果是,模型冰性质对温度不敏感;直接在常温水池实验室使用,不需要低温实验室;原材料成本低、无腐蚀;制作周期10天。
以下详细叙述本发明的最佳实施例。如制作3000×770×10mm模型冰2块,其具体操作步骤如下:
1)用聚丙烯粒33.6kg,聚丙烯脂4.8kg,425A型水泥1.6kg,如大连建新水泥厂碧山牌水泥。搅拌机搅拌均匀,加入12kg自来水,继续搅拌至均匀,倒出。
2)在3000×770mm玻璃板的四周装置10mm高的铝合金框,制成模具,在模具内涂32#机油,再将搅拌好的配料倒入模具内,夯实抹平,即为模型冰冰排雏型。
3)养生7天,把同样尺寸的玻璃板放在模型冰冰排表面,翻模。再养生3天,即为干模型冰冰排。
4)将玻璃板同干模型冰冰排一起移入水槽,放水到模型冰表面浸泡,直至模型冰自动浮起。再浸泡1小时。
经上述步骤,模型冰制备完毕。
浸水后的模型冰指标是,湿密度为876~926kg/m3;弯曲强度为20~30kPa,压缩强度同弯曲强度的比为2~6;弹性模量为32~62MPa,弹性模量与弯曲强度之比为2000~3000;模型冰与模型冰之间摩擦系数为0.45~0.49。模型冰的物理和力学性质浸水1小时后稳定,稳定时间8小时。上述指标满足1∶20~1∶30模型比尺的物理模拟实验要求。
Claims (1)
1.一种非冻结合成模型冰的制备,其特征在于模型冰的配方是平均粒径0.3mm的聚丙烯粒占原料重量的84%,平均粒径0.6mm的聚丙烯脂占原料重量的4%,425A水泥占原料重量的12%,自来水是三者总量的30%;在玻璃板四周装置铝合金框,制成模具;模具内涂机油,将搅拌后的配料倒入模具内夯实、抹平,养生时间为7天,翻模,再养生3天;将干模型冰冰排和玻璃板一起移入水槽,加水,待冰排自动浮起后,再浸泡1小时。
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